Materiais magnéticos macios (SMMs) aplicados em motores elétricos transformam energia de recursos sustentáveis ​​em eletricidade. SMMs convencionais, que são atualmente usados ​​na indústria, são propensos a danos sob cargas mecânicas severas. Pesquisadores do Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE), da Technical University of Darmstadt e da Central South University, na China, desenvolveram uma nova estratégia de projeto que aumenta a vida útil dos SMMs e abre caminho para aplicações avançadas como alta velocidade motores. Eles publicaram suas descobertas recentes na revista Nature .
Apresentando nanopartículas para aumentar a resistência e a ductilidade

"O problema atual que estamos enfrentando em materiais magnéticos macios convencionais é a troca entre ser magnético macio, por um lado, e mecanicamente forte, por outro", explica Liuliu Han, pesquisador de doutorado no MPIE e primeiro autor da publicação. . A maior resistência em materiais geralmente é alcançada através da implementação de características microestruturais, como precipitações e defeitos. De acordo com o estado da arte, a introdução dessas nanopartículas em materiais magnéticos macios irá fixar o movimento das paredes do domínio, diminuindo assim a força de magnetização. Os cientistas descobriram que o tamanho das nanopartículas desempenha um papel crucial tanto para a resistência mecânica quanto para a ductilidade dos ímãs e seu magnetismo.

"Até agora, assumia-se que nanopartículas menores interagem menos com as paredes do domínio e, portanto, são preferidas. No entanto, o oposto é verdadeiro. Implementamos partículas que estão um pouco abaixo da largura da parede do domínio. Esse engrossamento significa uma área de superfície específica menor e uma redução o nível de estresse interno para que as propriedades magnéticas não fossem afetadas", diz Han.

Sistema de liga multicomponente para ímãs macios avançados

A equipe de pesquisadores realizou essa ideia de design em um sistema de liga multicomponente, derivado do conceito de liga de alta entropia, contendo ferro, níquel, cobalto, tântalo e alumínio com propriedades multifuncionais, o que não é comum para ímãs macios convencionais visando principalmente propriedades magnéticas suaves. Além disso, os materiais baseados no novo sistema de ligas são mais fáceis de fabricar e têm uma vida útil maior do que os materiais magnéticos convencionais.

"Com a ajuda de cálculos computacionais e aprendizado de máquina, agora estamos tentando encontrar maneiras de reduzir o custo da liga proposta, reduzindo a quantidade de elementos caros que contêm, como o cobalto, e encontrando substitutos com propriedades semelhantes", diz Dr. Fernando Maccari, pesquisador de pós-doutorado no grupo de Materiais Funcionais da TU Darmstadt e segundo autor da publicação. As propriedades magnéticas foram investigadas na TU Darmstadt, enquanto o projeto da composição e a caracterização da liga foram feitos no MPIE.

A composição da liga usada aqui serve como um sistema modelo para ligas multicomponentes. O conceito de uso de ligas multicomponentes não se limita a materiais magnéticos macios, mas é aplicável a ligas avançadas com combinações novas e incomuns de propriedades funcionais e mecânicas. + Explorar mais

Um mecanismo para projetar ligas de alta entropia com propriedades magnéticas aprimoradas